JPH0779002A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凹凸形成部分には光起電力素子を、平坦部分
にはカッティング部や配線構造部を、それぞれ位置的に
正確に形成し、光電変換効率および歩留りの向上を図る
ことができる光起電力装置の製造方法を提供することを
目的とする。 【構成】 可撓性樹脂シート１２を支持基台１１上に配
置し固定する工程と、この樹脂シート１２上にレーザー
光を選択的に照射することにより所定パターンに凹凸領
域を形成する工程と、上記凹凸領域が形成された樹脂シ
ート１２上に、金属電極１３と薄膜半導体層１４と透明
電極１５とから成る光電変換素子１６を形成し、シリー
ズ化のための素子分離及び隣接する素子の直列接続を前
記凹凸が形成されていない平坦領域上で行う工程と、前
記樹脂シート１２を支持基台１１から分離することによ
り光起電力装置を基台から剥離する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可撓性を有する光起電
力装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、可撓性を有する太陽電池や光セン
サ等の光起電力装置の開発が活発に進められている。

【０００３】この種の光起電力装置は、一般にポリイミ
ド等の高分子樹脂シート上に、透明電極を形成した後、
非晶質シリコン（以下、ａ−Ｓｉと略記する）からなる
光電変換素子層を形成し、その上に金属からなる電極層
を形成することにより得ることができる。

【０００４】また、可撓性導電性基板（ステンレス基
板）を用い、この基板上に、絶縁膜、金属電極膜、ａ−
Ｓｉ膜からなる半導体膜、及び透明電極膜をこの順で積
層して成る構造も知られている（特開昭５９−１２４１
７５号公報参照）。

【０００５】ところで、光起電力装置の光電変換効率を
向上させる手法として、テクスチャー構造と称される手
法がある。このテクスチャー構造というのは、入射光の
散乱を促すことで反射損失を減少させ、又、ａ−Ｓｉ層
中の光路長を増大させて光の吸収効率を高めるものであ
り、透明電極やガラス基板表面に微細な凹凸を形成する
ことにより得られる（特開昭５９−１２３２８３号公報
参照）。

【０００６】従って、かかるテクスチャー構造を、前述
の可撓性を有する光起電力装置に用いることが試みられ
ている。

【０００７】その一つとして、特開平１−１１９０７４
号公報には、上記テクスチャー構造における凹凸部を、
エッチングにより形成する方法、ホーニングにより形成
する方法、及びレプリカ処理により形成する方法が開示
されている。また、ポリイミド樹脂にＳｉＯ₂ の微粉末
などのフィラーを混入して樹脂膜表面に凹凸を形成する
方法も知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製法では、光起電力素子をシリーズ化する場合にお
いて以下のような欠点を有する。

【０００９】即ち、可撓性樹脂シート上に複数の光起電
力素子構造を形成する場合、当該光起電力素子構造を形
成する部分には前記凹凸構造を形成し、素子構造を分離
するためのカッティング部及び隣合う素子構造を電気的
に接続するための配線構造部については、カッティング
におけるレーザーの散乱等の不具合を防止すべく、当該
カッティング部等を平坦領域上に形成するするのが望ま
しいといえる。従って、上記凹凸部は、可撓性樹脂シー
トの全面ではなく、任意の部分に選択的に形成できるこ
とが要求される。

【００１０】かかる場合において、例えば、前記のフィ
ラーを混入することにより凹凸を形成する方法では、任
意の部分に凹凸を形成できず、更に、フィラーを多量に
混入すると樹脂シートの機械的強度を低下させる不具合
がある。また、前記レプリカ処理などについては、任意
の部分に凹凸部を形成することができるが、この凹凸パ
ターンを形成した可撓性の樹脂シートを支持基台上に固
定するときに位置ずれが生じがちとなる。

【００１１】この位置ずれは、可撓性樹脂シートの平坦
な面上に光起電力素子構造部を形成させることになり、
光電変換効率を低下させる。また、その逆に、凹凸部に
カッティング部や配線構造部となるべき部分が形成され
ることになり、このカッティングのためのレーザーが凹
凸で散乱されるなどして正確なカットが行われず、歩留
りの低下を招くことになる。

【００１２】本発明は、上記の事情に鑑み、テクスチャ
ー構造における凹凸形成部分には光起電力素子構造部
を、平坦部分にはカッティング部や配線構造部を、それ
ぞれ位置的に正確に形成し、光電変換効率および歩留り
の向上を図ることができる光起電力装置の製造方法を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力装置の
製造方法は、上記の課題を解決するために、可撓性を有
する樹脂シートを支持基台上に配置し固定する工程と、
この固定された樹脂シート上にレーザー光を選択的に照
射することにより所定パターンに凹凸領域を形成する工
程と、上記凹凸領域が形成された樹脂シート上に、透明
電極と背面電極と薄膜半導体層とから成る薄膜の光電変
換素子を形成し、シリーズ化のための素子分離及び隣接
する素子の直列接続を前記凹凸が形成されていない平坦
領域上で行う工程と、前記樹脂シートを支持基台から分
離することにより光起電力装置を基台から剥離する工程
と、を備えることを特徴としている。

【００１４】

【作用】上記の構造によれば、樹脂シートを支持基台上
に配置し固定した後に当該樹脂シートの表面上に凹凸パ
ターンを形成するので、この凹凸パターンと支持基台と
の相対的な位置関係にずれが生じることはない。即ち、
予め凹凸パターンが形成された樹脂シートを支持基台上
に配置し固定する場合に起こる位置ずれは生じないこと
になる。

【００１５】即ち、支持基台を基準位置として樹脂シー
ト上に凹凸パターンの選択的形成を行い、同じく支持基
台を基準位置として素子分離のためのカッティングや配
線の処理を行えば、このカッティングや配線の処理は正
確に平坦領域上で行われることになり、素子構造は凹凸
領域上に正確に形成される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。図１ないし図５は、本発明の製造方法を各
工程別に示す断面図であり、図６は、図２における凹凸
形成工程の詳細を示した模式図である。

【００１７】まず、図１に示すように、ガラス、セラミ
ックス、或いは金属等からなる基台１０の一主面上に、
ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン
テレフタレート等の高分子有機材料からなるワニスをス
ピンコータ又はロールコータ等で均一に塗布し、１００
℃から３００℃まで段階的に昇温しながら処理して、樹
脂膜を硬化させる。そして、基台１０から硬化した樹脂
膜を剥離することにより樹脂シート１２を得る。

【００１８】ここで樹脂シート１２の膜厚は、膜厚が５
μｍ以下では、機械的強度が不十分であり、また、膜厚
が１００μｍ以上では、十分な可撓性が得られないこと
から、樹脂シート１２は膜厚５〜１５０μｍが好まし
い。そして、基台１０から樹脂シート１２を剥離する
と、硬化による収縮力で樹脂シート１２は少許収縮し、
収縮応力が緩和される。

【００１９】続いて、図２に示すように、基台１０とは
別の支持体基台１１を用意し、この支持基台１１の一面
上を覆って、支持基台１１の裏面に樹脂シート１２の端
部を延在せしめ、この樹脂シート１２の端部をポリイミ
ド等からなる接着剤を用いて接着することにより支持基
台１１上に樹脂シート１２を固定する。

【００２０】その後、図６に示したＹＡＧレーザー装置
２１等を用い、レーザービーム２２を樹脂シート１２上
に移動させながら照射する。レーザービーム２２が照射
された部分は、酸素や水素等の脱ガスが生じて凹部
（０．２〜０．５μｍ）が形成される。従って、凹凸パ
ターンを形成する部分に、例えば所定間隔にストライプ
状にレーザーを走査すればストライプ状に凹部が形成さ
れることになり、凹部と凹部の間が凸部とされたストラ
イプ状の凹凸パターンが形成される。

【００２１】一方、平坦領域とする部分ではＹＡＧレー
ザー装置２１を素通りさせ、レーザービームを照射しな
いこととすればよい。

【００２２】次に、図３に示すように、膜表面が選択的
に凹凸化された上記の樹脂シート１２上に、１０００〜
４０００Å程度の厚さのアルミニウム（Ａｌ）単層構
造、又は、該アルミニウムにチタン（Ｔｉ）又はチタン
銀合金（ＴｉＡｇ）を積層した構造の金属電極１３を形
成する。そして、シリーズ化のための電極分離を行う。
電極分離は、上記の平坦領域上で行い、例えば、レーザ
ーを照射してこの照射部分の金属を除去することにより
行う。

【００２３】続いて、上記の金属電極１３上に、アモル
ファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、アモルファスシリコンカ
ーバイト（ａ−Ｓｉｃ）、アモルファスシリコンゲルマ
ニウム（ａ−ＳｉＧｅ）等のアモルファス半導体からな
るｎｐ，ｎｉｐ等の膜面に平行な半導体接合で構成され
る半導体膜１４を形成する。なお、上記ａ−Ｓｉ膜等の
成膜は、例えば、ＳｉＨ₄ ガスやＳｉＦ₄ 等のシリコン
化合物ガスを用いたプラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法等に
より行うことができる。

【００２４】更に、上記の半導体膜１４上に、膜厚３０
０〜１０００Å程度の酸化錫（ＳｎＯ₂ ）又は、酸化イ
ンジウム錫（ＩＴＯ）等の透明電極１５を形成する。こ
れにより光電変換素子１６が得られる。

【００２５】次に、図４に示すように、シリーズ化のた
めのカッティイグ処理（素子分割処理）、及び隣接する
各素子の透明電極１５と金属電極１３とを電気的に接続
する処理を行う。このカッティング処理および直列接続
処理は、いずれも前記の平坦領域において、例えばレー
ザービームの照射により行う。

【００２６】然る後、図５に示すように、光電変換素子
１６が形成されていない樹脂シート１２の部分であっ
て、支持基台１１上に位置している部分を切断する。こ
れにより、可撓性を有する光起電力装置が得られる。な
お、樹脂シート１２は支持基台１１面上では接着固定さ
れていないため、樹脂シート１２を支持基台１１から簡
単に剥がすことができる。

【００２７】以上のように、本発明の製法によれば、樹
脂シート１２を支持基台１１上に配置し固定した後に凹
凸領域を形成するから、従来のように、予め凹凸領域が
形成された樹脂シート１２を支持基台１１上に配置し固
定する場合の“位置ずれ”といった問題がなくなる。

【００２８】即ち、支持基台１１を基準位置として樹脂
シート１２上に凹凸パターンの選択的形成を行い、同じ
く支持基台１１を基準位置として素子分離のためのカッ
ティングや配線の処理を行えば、このカッティングや配
線の処理は正確に平坦領域上で行われることになり、素
子構造は凹凸領域上に正確に形成される。

【００２９】カッティングや配線の処理が正確に平坦領
域上で行われることにより、分離及び配線のためのレー
ザーが凹凸で散乱されることがなくなり、正確なカッテ
ィング及び配線が行われるため光起電力装置の製造の歩
留りが向上する。そして、各々の光電変換素子構造は、
その全面にテクスチャー構造を備えるので光電変換効率
が向上する。

【００３０】また、上記の凹凸部をレーザービームで行
うため、従来のレプリカ処理による場合に比べより微細
な凹凸加工が可能となる。更に、レーザービームの絞り
やパワー、或いはデォーカス等を調整することにより、
所望のテクスチャー構造を簡単に得ることができるの
で、レプリカ処理等による場合に比べ、設計の変更等に
迅速に対応することができる。

【００３１】なお、本実施例では、光電変換素子は、金
属電極１３、半導体膜１４、及び透明電極１５をこの順
序で積層することにより形成したが、これに限るもので
はなく、これとは逆に、透明電極１５、半導体膜１４、
金属電極１３の順序で形成してもよく、又、半導体膜１
４は、光活性層を複数層有するものであってもよい。ま
た、本実施例では、レーザー照射により凹部を形成する
樹脂膜を用いたが、レーザー照射によるバブル凸部を形
成する樹脂膜を用いてもよいものである。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、凹凸領
域上に光電変換素子を、平坦領域上にカッティング領域
及び直列接続構造部を、それぞれ正確に形成できるの
で、光電変換効率の向上及び歩留りの向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の第１の工程を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の製造方法の第２の工程を示す断面図で
ある。

【図３】本発明の製造方法の第３の工程を示す断面図で
ある。

【図４】本発明の製造方法の第４の工程を示す断面図で
ある。

【図５】本発明の製造方法の第５の工程を示す断面図で
ある。

【図６】本発明の樹脂シート上にレーザーを照射してい
る状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１１ 支持基台 １２ 可撓性の樹脂シート １３ 金属電極 １４ 薄膜の半導体膜 １５ 透明電極 １６ 光電変換素子構造 ２２ レーザービーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性を有する樹脂シートを支持基台上
   に配置し固定する工程と、この固定された樹脂シート上
   にレーザー光を選択的に照射することにより所定パター
   ンに凹凸領域を形成する工程と、上記凹凸領域が形成さ
   れた樹脂シート上に、透明電極と背面電極と薄膜半導体
   層とから成る薄膜の光電変換素子を形成し、シリーズ化
   のための素子分離及び隣接する素子の直列接続を前記凹
   凸が形成されていない平坦領域上で行う工程と、前記樹
   脂シートを支持基台から分離することにより光起電力装
   置を基台から剥離する工程と、を備えることを特徴とす
   る光起電力装置の製造方法。